22 Jahre Batterieanpassung
May 23, 2023 Seitenansicht：385
Die Welt strebt nach Fortschritten in der Batterietechnologie, da das universelle Ziel darin besteht, bis 2050 Netto-Null-Emissionen zu erreichen. Eine optimale Nutzung natürlicher Ressourcen, niedrige Kosten und eine hohe Kapazität werden voraussichtlich eine führende Rolle bei der Weiterentwicklung der Mission spielen.
Um dieses Ziel zu erreichen, hat eine Forschergruppe eine Natrium-Schwefel-Batterie mit einer deutlich höheren Kapazität als Lithium-Ionen-Zellen entwickelt. Auch die Herstellung der Batterie ist deutlich günstiger. Hier sind ein paar Dinge, die Sie über Natrium-Schwefel-Batterien wissen sollten.
Was ist eine Natrium-Schwefel-Batterie?
Die Natrium-Schwefel-Batterie ist die effektivste Batterie zur Speicherung großer Mengen elektrischer Energie (6 Stunden bei Nennleistung) und zeichnet sich außerdem durch einen sicheren Betrieb und eine zuverlässige Konstruktion aus.
NAS- oder Natrium-Schwefel-Batterien enthalten Natrium an der negativen Elektrode und Schwefel an der positiven Elektrode. Der Elektrolyt ist eine Natriumionen-leitende Keramik aus Beta-Aluminiumoxid. Diese Technologie bietet viele Vorteile, von hoher Kapazität und hoher Energiedichte bis hin zu geringer Größe und langer Lebensdauer.
Welche Nachteile haben Natrium-Schwefel-Batterien?
Der Hauptnachteil einer Natrium-Schwefel-Batterie besteht darin, dass sie für die Betriebsbedingungen eine Wärmequelle benötigt. Dies macht die Batterie mehr oder weniger unbeweglich und für den privaten Gebrauch unbrauchbar, insbesondere im Vergleich zu wiederaufladbaren Li-Ionen-Batterien. Da die für den Dauerbetrieb erforderliche Wärmequelle einen Teil der in der Batterie gespeicherten Energie verbraucht, geht dadurch auch ein Teil der Effizienz der Batterie verloren.
Natriumschwefel arbeitet bei hohen Temperaturen und stellt ein Sicherheitsrisiko dar. Die Natriumbatterie ist gefährlich, wenn flüssiges Natrium mit Wasser in Kontakt kommt.
Was sind die Vorteile von Natrium-Schwefel-Batterien?
Vielseitigkeit
NAS- oder Natrium-Schwefel-Batterien werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, z. B. zum Lastausgleich, zum Spitzenausgleich und zur Reduzierung von Emissionen. Sie könnten in der Stromversorgung und als zentrales Merkmal des Smart Grids eingesetzt werden. Es liefert auch Strom für Hilfsdienste, Netzfrequenzregelungen und Blindleistungskompensation.
Kompakt
Die 200-kW- bis 1200-kWh-Natriumbatterien sind kompakt und leicht zu lagern und in einem 20-Fuß-ISO-Transportcontainer erhältlich. Durch die vollständig in Containern untergebrachten Batterieeinheiten können Kunden Kosten für Transport und Bau einsparen.
Grosse Kapazität
Um sechs Stunden oder länger Strom zu liefern, könnte ein einzelnes NAS- oder Natrium-Schwefel-Batteriesystem zur Spitzenlastreduzierung, langen Energieverschiebung, Netzfrequenzsteuerung und Notstromversorgung verwendet werden.
Lange Lebensdauer und Haltbarkeit
Bei der NAS-Batterie sinkt die Kapazität weniger stark, und bis zum Ende ihrer Lebensdauer (etwa 15 Jahre oder 4500 Zyklen) muss die Batterie nicht ausgetauscht werden. Die Batterien funktionieren in verschiedenen Umgebungen mit Umgebungstemperaturen zwischen -20 und +45 Grad Celsius. Darüber hinaus haben Natrium-Schwefel-Batterien eine längere Lebensdauer als viele andere Batterietypen und eignen sich daher vor allem für Anwendungen, die eine Langzeitlagerung erfordern.
Umweltfreundlich
Da Natrium und Schwefel überall in der Natur vorkommen, ist eine Reduzierung der Rohstoffe kein Problem. Kunden, die über die Auswirkungen auf die Atmosphäre besorgt sind, sind beruhigt, da diese Rohstoffe immer reichlich vorhanden sein werden.
Einfache Bedienung und Wartung
Da keine Selbstentladung und keine gleichmäßige Ladung erforderlich sind, ist die vorbeugende Wartung vernachlässigbar, da Verschleißteile nur regelmäßig ausgetauscht werden müssen. Es ist auch möglich, Wartungsarbeiten zu planen, um Störungen bei Spitzenzeiten zu vermeiden.
Kostengünstig
Ein Vorteil von Natrium-Schwefel-Batterien besteht darin, dass sie vergleichsweise kostengünstige Materialien verwenden, was sie zu einer kostengünstigeren Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien machen könnte.
Entladungstiefe
Natrium-Schwefel-Batterien können vollständig entladen werden, ohne dass sich die Zellen verschlechtern.
Energiedichte
Diese Batterien haben eine hohe Energiedichte von 110 Wh/kg und eine Leistungsdichte von 150 W/kg. Dadurch eignen sie sich perfekt für viele Anwendungen.
Natrium-Schwefel-Batterien bieten eine etablierte, groß angelegte Energiespeichertechnologie mit der Möglichkeit, überall installiert zu werden. Die Natrium-Schwefel-Batterie ist eine hervorragende Ergänzung für die Branche der Langzeitenergiespeicherung und verfügt über eine Vielzahl fortschrittlicher Funktionen, von enormer Kapazität bis hin zu Kompaktheit.
Anwendung von Natrium-Schwefel-Batterien
Natrium-Schwefel-Batterien werden hauptsächlich zum Lastausgleich, zur Notstromversorgung und zur Stabilisierung erneuerbarer Energien eingesetzt. Beispielsweise könnte das NaS- oder Natriumschwefel-Batteriesystem als Notstromversorgung bei kurzzeitigen Spannungsabfällen und Stromausfällen eingesetzt werden.
NAS-Batterien können für eine Vielzahl von Kunden verwendet werden, darunter:
●Kraftwerke
●Umspannwerke
●Industriell
● Kommerziell
● Wohnen
Der NAS-akku bietet Lastausgleich, Spitzenausgleich und Emissionsreduzierungskapazität.
Abschluss
Generell spiegelt das wachsende Interesse an Natrium-Schwefel-Batterien einen breiteren Trend zur Erforschung neuer Batterietechnologien wider, die dazu beitragen könnten, die Kosten zu senken und die Leistung in einem breiten Anwendungsspektrum zu verbessern. Im Gegensatz dazu sind Lithium-Ionen-Batterien kurzfristig die dominierende Technologie. Die Entwicklung von Natrium-Schwefel-Batterien könnte in Zukunft Innovationen und Wettbewerb auf dem Energiespeichermarkt vorantreiben.
FAQs
Wie funktioniert eine Natrium-Schwefel-Batterie?
Die Natrium-Schwefel-Batterie ist eine Hochtemperaturbatterie. Sie funktioniert bei 300 °C und verwendet einen Festelektrolyten, was sie zu einer Ausnahme unter den normalen Sekundärzellen macht. Eine Elektrode besteht aus geschmolzenem Natrium und die andere aus geschmolzenem Schwefel. Die Reaktion zwischen diesen beiden ist die Grundlage für den Zellbetrieb.
Wie lange hält eine Natriumschwefelbatterie?
Es wird erwartet, dass die Natrium-Schwefel-Batterien 15 Jahre oder 4500 Zyklen halten. Und der Wirkungsgrad liegt bei etwa 85 %. Natriumschwefelbatterien haben mit einer Startgeschwindigkeit von 1 ms die schnellsten Reaktionszeiten.
Wird Natrium Lithium ersetzen?
Wissenschaftler haben Natrium als möglichen Ersatz für Lithium in wiederaufladbaren Batterien untersucht. Natrium ist ein kluger Kandidat, da es überall auf der Erde vorkommt.
Sind Natriumbatterien günstiger als lithiumbatterien?
Die in Natrium-Ionen-Batterien verwendeten Materialien sind kostengünstiger als lithium-batterien.
Was hat Natrium-Schwefel-Batterien in der Vergangenheit davon abgehalten, in großem Umfang eingesetzt zu werden?
Die langsame Reaktivität von Schwefel und der schnelle Kapazitätsabfall erschweren den Betrieb von Natrium-Schwefel-Batterien bei Raumtemperatur. Das Zwischenprodukt verflüssigt sich zu Elektrolyten, was zum Verlust aktiver Materialien führt, die die Hauptursache für deren schnellen Kapazitätsabfall sind.
Gibt es Einschränkungen dieser Technologie, die noch überwunden werden müssen?
Die Kluft zwischen Industrie und Laborleistung stellt ein erhebliches Hindernis dar, weshalb mehr Ingenieure an dieser Technologie arbeiten müssen, um sie kommerzialisieren zu können.
Welche Unternehmen stellen Natrium-Schwefel-Batterien her?
Einige bemerkenswerte Unternehmen auf dem internationalen Markt für Natrium-Schwefel-Batterien sind NGK Insulators, Ltd., Moris Technology Center, BASF, LLC, Eagle Picher Technologies, LLC und Ceramatec, Inc.
Sind Natriumbatterien teuer?
Im Vergleich zu den Kosten von Li-Ionen-Batterien sind Na-Ionen-Batterien deutlich günstiger. Die Kosten für Na-Ionen-Batterien betragen etwa 40 US-Dollar pro kWh, während die Kosten für Li-Ionen-Batterien etwa 137 US-Dollar pro kWh betragen.
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